Эфемерный утренний иней обнаружен на вершинах самых высоких вулканов Марса

Ученые говорят, что иней - это остаточный привкус некогда заметного круговорота воды на Марсе.

Иней (синего цвета) покрывает вершину горы Олимп, самого высокого вулкана в нашей Солнечной системе. Это изображение было сделано орбитальным аппаратом ЕКА "Марс Экспресс" в 7: 20 утра по местному марсианскому времени. Правая сторона горы освещена восходящим солнцем на востоке.

В начале 2022 года тогдашний аспирант Адомас Валантинас работал в Бернском университете, сортируя тысячи снимков Марса, сделанных космическим аппаратом Trace Gas Orbiter (TGO) Европейского космического агентства (ESA), когда заметил обширные скопления странного материала вблизи экватора планеты. Просматривая снимки, он вскоре увидел закономерность: голубоватые отложения, которые представляют собой лед на фальшивоцветных изображениях TGO, покрывали вершины самых высоких вулканов на планете вблизи выжженного марсианского экватора, где, по мнению планетологов, образование льда было невозможно.

Это потому, что из-за исчезающе разреженной атмосферы Марса и относительно обильного солнечного света, который получает экватор, в регионе слишком тепло для образования инея — не только на поверхности, но и на горных вершинах в регионе Тарсис, который является домом для многочисленных вулканов, включая гору Олимп, крупнейший в солнечной системе.

Морозные вершины

Тем не менее, утренние снимки в зимнее время с двух приборов на TGO, а также с орбитального аппарата Mars Express показывают, что иней ненадолго покрывает по меньшей мере четыре колоссальных вулкана: Олимп Монс, Арсия Монс, Аскрей Монс и Церауний Тол. Новооткрытые участки льда, каждый толщиной всего с прядь человеческого волоса, вместе содержат 150 000 тонн воды — этого достаточно, чтобы заполнить 60 олимпийских бассейнов, — подсчитали исследователи в статье, опубликованной 10 июня в журнале Nature Geoscience.

“Наше исследование показывает, что вы можете обнаружить водяной иней там, где вы его не ожидали”, - говорит Валантинас, который в настоящее время является докторантом Университета Брауна. “Это современный процесс — он происходит на современном Марсе”.

Каждый день зимой, ранней весной и поздней осенью иней образуется в течение нескольких часов перед восходом солнца, прежде чем испариться в разреженном марсианском воздухе. Хотя его эфемерное присутствие означает, что будущие астронавты не смогут ни использовать его для жизнеобеспечения, ни добывать из него ракетное топливо, ученые говорят, что открытие может многое рассказать им о круговороте воды на Марсе и поможет лучше расшифровать сложную динамику атмосферы планеты.

“Это пустынная планета, но на ней все еще сохраняется круговорот воды”, - говорит Валантинас. “Возможно, то, что мы наблюдаем сейчас с этим водяным инеем, является остатком этого цикла, который был более значительным в прошлом”.

Уникальный микроклимат

Утренний иней был замечен в кальдерах вулканов, чашеобразных элементах, которые образуются во время извержений, когда из-под них вытекает магма и стенки вулкана обваливаются внутрь. Валантинас и его коллеги предполагают, что ветер на Марсе, который переносит влагу с покрытых льдом полюсов, поднимается по склонам гор и попадает в кальдеры, где она конденсируется в участки инея. Смоделировав характер и скорость ветра в этом районе, исследователи обнаружили, что внутри кальдеры скорость ветра ниже, чем в прилегающих районах, что позволяет образовываться инею. “Там особые микроклиматические условия”, - говорит Валантинас.

На этом снимке показан фрагмент покрытой инеем кальдеры на вершине горы Олимп. Обратите внимание, что иней отсутствует на склонах, которые хорошо освещены солнечным светом.

Команда ученых исключила другие объяснения инея, такие как образование льда из молекул углекислого газа, которые составляют 95 процентов воздуха планеты. Температура внутри кальдер, когда TGO сделала снимки, свидетельствует о том, что “слишком тепло для образования инея из углекислого газа”, - говорит Валантинас. Другим объяснением льда может быть то, что он образуется из газов, выбрасываемых спящими вулканами, которые затем могут замерзать, образуя иней, но “было бы довольно сложно объяснить, почему выделение вулканических газов носит сезонный характер”, - говорит он.

Скорее всего, водяной лед с шапок на северном и южном полюсах испаряется местным летом, перемещаясь в противоположное полушарие и перемещаясь через экваториальные регионы, где находится вулканический хребет Тарсис. Валантинас и его команда предполагают, что часть этой воды задерживается в вулканах, высота которых в два раза превышает высоту Эвереста.

Долины Маринерис, большой каньон Марса, пересекает этот вид, сделанный с помощью орбитального аппарата Viking Orbiter 1. Фото: NASA

Это “определенно земное явление”, - говорится в заявлении Колина Уилсона, научного сотрудника проекта ESAfor для миссий TGO и Mars Express, который не принимал непосредственного участия в новом исследовании. “Точное понимание того, какие явления одинаковы или различаются на Земле и Марсе, действительно проверяет и улучшает наше понимание основных процессов, происходящих не только на нашей родной планете, но и в других частях космоса